Fermione: differenze tra le versioni

Costituiscono, insieme ai [[Bosone (fisica)|bosoni]], una delle due classi fondamentali in cui si dividono le [[Particella (fisica)|particelle]]. Elementi distintivi principali dei fermioni sono l'obbedire al [[principio di esclusione di Pauli]] e il possedere sempre [[Massa (fisica)|massa]], mentre i bosoni [[Particella elementare|elementari]] ne sono in diversi casi privi. Tutta la [[Materia (fisica)|materia]] conosciuta è costituita da fermioni, che sono responsabili, direttamente o attraverso la loro [[Interazione forte|forza attrattiva]], della massa rilevabile in natura.

 

La proprietà di obbedire o meno al principio di esclusione di Pauli si traduce matematicamente nel fatto che i bosoni seguono la [[statistica di Bose-Einstein]] mentre i fermioni la [[statistica di Fermi-Dirac]]. Le conseguenze sono che bosoni e fermioni presentano proprietà diverse di simmetria sotto lo scambio di due particelle: un [[sistema (fisica)|sistema]] composto di particelle identiche della classe bosonica si trova sempre in uno [[stato quantico|stato]] globale completamente simmetrico sotto lo scambio di due particelle, mentre un sistema composto di fermioni identici, al contrario, si trova sempre in uno stato anti-simmetrico sotto lo scambio di due fermioni.

La funzione d'onda totale di un sistema costituito da fermioni identici è perciò completamente antisimmetrica e cambia segno sotto lo scambio di due fermioni qualsiasi.

 

Il [[teorema spin-statistica]] lega lo [[spin]] delle particelle alla [[statistica]] quantistica alla quale esse devono obbedire. Il teorema dimostra che particelle a spin [[intero]] (0, 1, 2...) sono necessariamente bosoni, mentre quelle a spin [[semintero]] (1/2, 3/2, 5/2...) sono necessariamente fermioni.

 

[[Image:Standard Model of Elementary Particles it.svg|thumb|upright=1.4|Le particelle elementari del [[Modello standard]]: i fermioni occupano le prime tre colonne]]

 

I fermioni possono essere raggruppati in base alle loro proprietà di interazione in tre [[generazione (fisica)|generazioni]]. La prima è composta da [[elettroni]], [[neutrino|neutrini]] elettronici e dai [[quark (fisica)|quark]] ''[[quark up|up]]'' e ''[[Quark down|down]]''<ref>Per i nomi dei quark è praticamente in disuso la traduzione in italiano di quark ''su'' e ''giù''</ref>. Tutta la materia ordinaria è costituita da elettroni e dai quark ''up'' e ''down'' in varie combinazioni. Le particelle delle due generazioni successive hanno massa maggiore delle precedenti (per quanto ne sappiamo; per i neutrini le attuali tecniche non permettono una misura diretta della massa, ma solo dei valori assoluti delle differenze di massa). A causa della loro maggior massa, i leptoni ed i quark della seconda e terza famiglia (o le particelle da essi costituite) sono instabili e presentano una breve [[vita media]], potendo decadere in particelle più leggere costituite da elementi della prima famiglia.